(57)【要約】  【課題】  ＤＰＦ全体のＰＭ捕捉機能を有効利用することができる、ディーゼルエンジンの排気処理装置を提供する。  【解決手段】  この課題解決のため、排気処理ケース２の中心軸線２ａと平行な向きに見て、ＤＯＣ４の中心側セル部分４ａとＤＰＦ６の中心側セル部分６ａとが重なり合い、ＤＯＣ４の外周側セル部分４ｂの中心寄りの一部４ｃとＤＰＦ６の外周側セル部分６ｂとが重なり合い、ＤＯＣ４の外周側セル部分４ｂの外寄りの残部４ｄがＤＰＦ６の外周側セル部分６ｂよりも外側にはみ出すようにし、排気中継室５のケース内周面５ａを、ＤＯＣ４の出口外周４ｅ側からＤＰＦ６の入口外周６ｃ側に向けて縮径するテーパ形状に形成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気経路(１)に排気処理ケース(２)を配置し、排気処理ケース(２)内に上流側から順に、排気入口室(３)、ＤＯＣ(４)、排気中継室(５)、ＤＰＦ(６)、排気出口室(７)を配置し、ＤＯＣ(４)の上流側で排気(８)に添加した燃料を排気(８)中の酸素により、ＤＯＣ(４)で触媒燃焼させ、その発熱で昇温させた排気(８)の熱でＤＰＦ(６)に堆積したＰＭを焼却除去するようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気処理ケース(２)の中心軸線(２ａ)と平行な向きに見て、ＤＯＣ(４)の中心側セル部分(４ａ)とＤＰＦ(６)の中心側セル部分(６ａ)とが重なり合い、ＤＯＣ(４)の外周側セル部分(４ｂ)の中心寄りの一部(４ｃ)とＤＰＦ(６)の外周側セル部分(６ｂ)とが重なり合い、ＤＯＣ(４)の外周側セル部分(４ｂ)の外寄りの残部(４ｄ)がＤＰＦ(６)の外周側セル部分(６ｂ)よりも外側にはみ出すようにし、
排気中継室(５)のケース内周面(５ａ)を、ＤＯＣ(４)の出口外周(４ｅ)側からＤＰＦ(６)の入口外周(６ｃ)側に向けて縮径するテーパ形状に形成した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＰＦ全体のＰＭ捕捉機能を有効利用することができる、ディーゼルエンジンの排気処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排気処理装置として、排気通路に排気処理ケースを配置し、排気処理ケース内に上流側から順に、排気入口室、ＤＯＣ、排気中継室、ＤＰＦ、排気出口室を配置し、ＤＯＣの上流側で排気に添加した燃料を排気中の酸素により、ＤＯＣで触媒燃焼させ、その発熱で昇温させた排気の熱でＤＰＦに堆積したＰＭを焼却除去するようにしたものがある(例えば、特許文献１参照)。
この種の排気処理装置によれば、ＤＰＦを再生して再利用することができる利点がある。
この種の排気処理装置では、排気入口室や排気中継室や排気出口室のケース内面付近を通過する排気の流量は、これらケース内面の通路抵抗により、ケース中心部を通過する排気の排気流量に比べて少なくなる。
しかし、この従来技術では、ＤＰＦ収容ケースの中心軸線と平行な向きに見て、ＤＯＣの中心側セル部分とＤＰＦの中心側セル部分とが重なり合い、ＤＯＣの外周側セル部分とＤＰＦの外周側セル部分とが重なり合い、ＤＯＣの外周とＤＰＦの外周とが一致する大きさとなっているため、次の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２０１０−２２９９８７号公報(図１参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
《問題》  ＤＰＦ全体のＰＭ捕捉機能を有効利用することができない。
ＤＰＦ収容ケースの中心軸線と平行な向きに見て、ＤＯＣの中心側セル部分とＤＰＦの中心側セル部分とが重なり合い、ＤＯＣの外周側セル部分とＤＰＦの外周側セル部分とが重なり合い、ＤＯＣの外周とＤＰＦの外周とが一致する大きさとなっているため、ＤＯＣの中心側セル部分を通過した流量の多い排気がＤＰＦの中心側セル部分を通過し、ＤＯＣの外周側セル部分を通過した流量の少ない排気がＤＰＦの外周側セル部分を通過し、ＤＰＦの中心側セル部分にＰＭが偏って捕捉され、ＤＰＦ全体のＰＭ捕捉機能を有効利用することができない。
【０００５】
本発明の課題は、ＤＰＦ全体のＰＭ捕捉機能を有効利用することができる、ディーゼルエンジンの排気処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１(Ａ)に例示するように、排気経路(１)に排気処理ケース(２)を配置し、排気処理ケース(２)内に上流側から順に、排気入口室(３)、ＤＯＣ(４)、排気中継室(５)、ＤＰＦ(６)、排気出口室(７)を配置し、ＤＯＣ(４)の上流側で排気(８)に添加した燃料を排気(８)中の酸素により、ＤＯＣ(４)で触媒燃焼させ、その発熱で昇温させた排気(８)の熱でＤＰＦ(６)に堆積したＰＭを焼却除去するようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
図１(Ｂ)に例示するように、排気処理ケース(２)の中心軸線(２ａ)と平行な向きに見て、ＤＯＣ(４)の中心側セル部分(４ａ)とＤＰＦ(６)の中心側セル部分(６ａ)とが重なり合い、ＤＯＣ(４)の外周側セル部分(４ｂ)の中心寄りの一部(４ｃ)とＤＰＦ(６)の外周側セル部分(６ｂ)とが重なり合い、ＤＯＣ(４)の外周側セル部分(４ｂ)の外寄りの残部(４ｄ)がＤＰＦ(６)の外周側セル部分(６ｂ)よりも外側にはみ出すようにし、
図１(Ａ)に例示するように、排気中継室(５)のケース内周面(５ａ)を、ＤＯＣ(４)の出口外周(４ｅ)側からＤＰＦ(６)の入口外周(６ｃ)側に向けて縮径するテーパ形状に形成した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》  ＤＰＦ全体のＰＭ捕捉機能を有効利用することができる。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、ＤＯＣ(４)の中心側セル部分(４ａ)を通過する流量の多い排気(８ａ)がＤＰＦ(６)の中心側セル部分(６ａ)を通過し、ＤＯＣ(４)の外周側セル部分(４ｂ)の中心寄りの一部(４ｃ)と外寄りの残部(４ｄ)を通過した流量の少ない排気(８ｃ)(８ｄ)同士が、排気中継室(５)のケース内周面(５ａ)の案内で合流し、ＤＰＦ(６)の外周側セル部分(６ｂ)を通過する排気(８ｂ)の流量が多くなり、ＤＰＦ(６)の中心側セル部分(６ａ)のＰＭ捕捉量と、ＤＰＦ(６)の外周側セル部分(６ｂ)のＰＭ捕捉量との偏りが小さくなり、ＤＰＦ(６)全体のＰＭ捕捉機能を有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る排気処理装置付きディーゼルエンジンを説明する図で、図１(Ａ)は模式図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)の矢印Ｂ方向に見たＤＰＦとＤＯＣの図である。
【図２】図１のエンジンのＤＰＦとＤＯＣの変形例の図１(Ｂ)相当図で、図２(Ａ)は第１変形例、図２(Ｂ)は第２変形例、図２(Ｃ)は第３変形例を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明の実施形態に係る排気処理装置付きディーゼルエンジンを説明する図であり、この実施形態では、ＤＰＦ排気処理装置付きのコモンレール式多気筒ディーゼルエンジンについて説明する。
【００１０】
このエンジンは、シリンダブロック(１０)の上部にシリンダヘッド(１１)を組み付け、シリンダブロック(１０)の前部にエンジン冷却ファン(１２)を配置し、シリンダブロック(１０)の後部にフライホイール(１３)を配置している。
コモンレール式燃料噴射装置(１４)は、各燃焼室の燃料インジェクタ(１５)をシリンダヘッド(１１)に取り付け、燃料インジェクタ(１５)をコモンレール(１６)に接続し、コモンレール(１６)は燃料サプライポンプ(１７)を介して燃料タンク(１８)に接続している。
シリンダヘッド(１１)の横一側に排気マニホルド(１９)を配置し、この排気マニホルド(１９)に過給機(２０)を取り付け、過給機(２０)の排気タービン(２１)の排気出口(２２)に排気導出管(２３)を介して排気処理装置(２４)を連通させている。
【００１１】
コモンレール式燃焼噴射装置(１４)の構成は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、燃料インジェクタ(１５)の電磁弁(２５)は、エンジンＥＣＵ(２６)を介してエンジン目標回転数検出手段(２７)とエンジン実回転数検出手段(２８)とクランク角検出手段(２９)と行程検出手段(３０)とに連携させ、エンジン目標回転数とエンジン実回転数の回転偏差、クランク角度、各燃焼室の燃焼行程の検出に基づいて、エンジンＥＣＵ(２６)が燃料インジェクタ(１５)の電磁弁(２５)の開弁タイミングと開弁時間を制御し、燃料インジェクタ(１５)から燃焼室に所定の噴射タイミングで所定量の燃料噴射を行わせる。
【００１２】
エンジンＥＣＵはエンジン電子制御ユニットの略称である。エンジン目標回転数検出手段(２７)は、調速レバー(３１)の設定位置からエンジン目標回転数を電圧値として出力するポテンショメータである。エンジン実回転数検出手段(２８)とクランク角検出手段(２９)は、クランク軸(３２)に取り付けたクランク軸ロータプレート(３３)の外周に臨ませたピックアップコイルで、クランク軸ロータプレート(３３)の外周に一定間隔で多数設けた歯の数を検出し、エンジン実回転数とクランク角を検出する。行程検出手段(３０)は、動弁カム軸(３４)に取り付けたカム軸ロータプレート(３５)の外周に臨ませたピックアップコイルで、カム軸ロータプレート(３５)の外周に設けた突起を検出し、各気筒の燃焼サイクルがいかなる行程にあるかを検出する。
【００１３】
排気処理装置の構成は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、排気経路(１)に排気処理ケース(２)を配置し、排気処理ケース(２)内に上流側から順に、排気入口室(３)、ＤＯＣ(４)、排気中継室(５)、ＤＰＦ(６)、排気出口室(７)を配置し、ＤＯＣ(４)の上流側で排気(８)に添加した燃料を排気(８)中の酸素により、ＤＯＣ(４)で触媒燃焼させ、その発熱で昇温させた排気(８)の熱でＤＰＦ(６)に堆積したＰＭを焼却除去するようにしている。
【００１４】
ＤＯＣはディーゼル酸化触媒の略称、ＤＰＦはＰＭを捕捉するディーゼル・バティキュレート・フィルタの略称であり、ＰＭは粒子状物質の略称である。
図１(Ｂ)に示すように、ＤＯＣ(４)とＤＰＦ(６)は、排気処理ケース(２)の中心軸線(２ａ)と直交する断面形状が円形の円筒形状である。
ＤＯＣ(４)は、セラミック製で軸長方向に貫通するセルを多数備え、排気がセルに沿って通過するスルーフロータイプのハニカム担体で、酸化触媒を担持させている。
ＤＰＦ(６)は、セラミック製で軸長方向に伸びるセルを多数備え、排気が隣合うセル入口を交互に目止めするとともに、隣合うセル出口を交互に目止めし、排気が隣合うセルの壁を通過するウォールフロータイプのハニカム構造体である。
図１(Ａ)に示すように、ＤＯＣ(４)の上流にはＤＯＣ(４)上流の排気温度を検出するＤＯＣ上流温度センサ(３６)を配置し、ＤＰＦ(６)の上流にはＤＰＦ(６)上流の排気温度を検出するＤＰＦ上流温度センサ(３７)を配置している。更に、ＤＰＦ(６)の上流側と下流側の排気の差圧を検出する差圧センサ(３８)を配置している。
【００１５】
上記各センサ(３６)(３７)(３８)はエンジンＥＣＵ(２６)を介してコモンレール式燃焼噴射装置(１４)と連携させ、差圧センサ(３８)で検出した差圧、ＤＰＦ上流側温度センサ(３６)で検出したＤＰＦ上流側排気温度、燃料噴射量等を用いて、エンジンＥＣＵ(２６)が、実験的に求められたＰＭ堆積量の推定マップに基づいて、ＤＰＦ(６)のＰＭ堆積量を推定し、ＰＭ堆積量が所定の再生必要値に至ったら、エンジンＥＣＵ(２６)がメイン噴射後のポスト噴射により排気(８)中に未燃燃料を供給し、この未燃燃料を排気(８)中の酸素によりＤＯＣ(４)で触媒燃焼させ、排気温度を昇温させ、この排気(８)の熱でＤＰＦ(６)に堆積したＰＭを焼却除去し、ＤＰＦ(６)の再生を図る。
なお、ＤＯＣ上流側温度センサ(３６)で測定したＤＯＣ上流側排気温度がＤＯＣ(４)の活性化温度よりも低い場合には、エンジンＥＣＵ(２６)がポスト噴射を停止する。
【００１６】
図１(Ｂ)に示すように、排気処理ケース(２)の中心軸線(２ａ)と平行な向きに見て、ＤＯＣ(４)の中心側セル部分(４ａ)とＤＰＦ(６)の中心側セル部分(６ａ)とが重なり合い、ＤＯＣ(４)の外周側セル部分(４ｂ)の中心寄りの一部(４ｃ)とＤＰＦ(６)の外周側セル部分(６ｂ)とが重なり合い、ＤＯＣ(４)の外周側セル部分(４ｂ)の外寄りの残部(４ｄ)がＤＰＦ(６)の外周側セル部分(６ｂ)よりも外側にはみ出すようにしている。
図１(Ａ)に示すように、排気中継室(５)のケース内周面(５ａ)を、ＤＯＣ(４)の出口外周(４ｅ)側からＤＰＦ(６)の入口外周(６ｃ)側に向けて縮径するテーパ形状に形成している。
【００１７】
図２(Ａ)〜(Ｃ)は、ＤＯＣとＤＰＦの第１〜第３変形例を示している。
図２(Ａ)に示す第１変形例では、ＤＯＣ(４)とＤＰＦ(６)は、排気処理ケース(２)の中心軸線(２ａ)と直交する断面形状が長円形の長円筒形状である。
図２(Ｂ)に示す第２変形例では、ＤＯＣ(４)とＤＰＦ(６)は、排気処理ケース(２)の中心軸線(２ａ)と直交する断面形状が楕円形の楕円筒形状である。
図２(Ｃ)に示す第３変形例では、ＤＯＣ(４)とＤＰＦ(６)は、排気処理ケース(２)の中心軸線(２ａ)と直交する断面形状が六角形(多角形)の六角形(多角形)筒形状である。
他の構成は、図１(Ｂ)に示す基本例と同じであり、図２(Ａ)〜(Ｃ)中、基本例と同一の要素には図１(Ｂ)と同一の符号を付しておく。
【符号の説明】
【００１８】
(１) 排気経路
(２) 排気処理ケース
(２ａ) 中心軸線
(３) 排気入口室
(４) ＤＯＣ
(４ａ) 中心側セル部分
(４ｂ) 外周側セル部分
(４ｃ) 外周側セル部分の中心寄りの一部
(４ｄ) 外周側セル部分の外寄りの残部
(４ｅ) 出口外周
(５) 排気中継室
(６) ＤＰＦ
(６ａ) 中心側セル部分
(６ｂ) 外周側セル部分
(６ｃ) 入口外周
(７) 排気出口室
(８) 排気
【図１】
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【図２】
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